大多數(shù)的羅茨真空泵(除直排大氣羅茨泵以外)都需與前級(jí)泵組合成羅茨泵真空機(jī)組應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。根據(jù)用途不同,羅茨泵機(jī)組常用的前級(jí)泵有旋片泵、滑閥泵、水環(huán)泵等。羅茨泵與各種前級(jí)真空泵組合后的真空機(jī)組抽速可以通過計(jì)算求出,在以下計(jì)算中忽略前級(jí)連接管路的流阻影響。

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羅茨泵工作時(shí)的有效氣體流量為:qe=qth-qv(5.2)式中:qe──羅茨泵的有效流量,pa.l/s;qth──羅茨泵的幾何流量,qth=pa.sth;qv一羅茨泵的泄漏返流流量qv=qv1+qv2qv1為由于羅茨泵轉(zhuǎn)子之間及轉(zhuǎn)子與泵殼之間的間隙而造成的氣體返流量,qv1可用下式表達(dá):qv1=u(pv-pa)(5.3)式中:u──羅茨泵內(nèi)上述所有間隙的等效通導(dǎo);pv──羅茨泵排氣壓力(泵前級(jí)壓力);pa──羅茨泵吸入壓力。qv2為羅茨泵轉(zhuǎn)子在高壓排氣側(cè)吸附及攜帶返回低壓吸入側(cè)的氣體量,稱返擴(kuò)散氣體量,所以有:qv2=sr.pv(5.4)式中sr──泵返擴(kuò)散氣體的等量抽速。

于是式(5.2)可表達(dá)成:qe=qth-(qv1+qv2)=pa·sth-[u(pv-pa)+srpv](5.5)根據(jù)羅茨泵零流量壓縮比k0定義:關(guān)閉泵進(jìn)氣管路,氣體流量為零時(shí),前級(jí)真空管路中壓力與泵入口壓力之比為零流量壓縮比k0=pv/pa,該壓縮比的最大值用k0max表示,稱最大零流量壓縮比。令(5.5)式中qe等于零(實(shí)測中用肓板將泵進(jìn)氣口法蘭堵死)則有pasth-[u(pv-pa)+srpv]=0(5.6)目前利用公式(5.6)對(duì)k0max進(jìn)行定量計(jì)算很困難。首先由于k0max與等效通導(dǎo)u有關(guān),即與泵內(nèi)轉(zhuǎn)子間隙有關(guān),而轉(zhuǎn)子間隙與轉(zhuǎn)子加工精度、泵體公差及加工精度、泵的安裝精度、軸承間隙等一系列因素有關(guān)。另外,影響k0max的sr值與轉(zhuǎn)子表面精度有關(guān),每臺(tái)泵轉(zhuǎn)子的表面在加工中也不能做到完全一致。

因此目前都是通過實(shí)測求得k0曲線及k0max值。羅茨泵機(jī)組在實(shí)際抽氣過程中存在以下關(guān)系:qe=pa·se=pvsv=pasth-[u(pv-pa)+srpv](5.7)式中:se──羅茨泵機(jī)組有效抽速;sv──前級(jí)泵的實(shí)際抽速,它隨壓力變化而變化。對(duì)(5.7)式化簡有:(sth+u)pa=(sv+u+sr)pv(5.8)同時(shí)有:ke=se/sv=pv/pa(5.9)于是有:由于sth》u,令:kth=sth/sv(5.11)則據(jù)(5.6)式有:1/ke=1/kth+1/k0max即用容積效率η表示羅茨泵機(jī)組(即羅茨泵)的有效抽速se與羅茨泵(機(jī)組)的理論抽速sth之比,則據(jù)公式(5.9)、(5.11),可得于是當(dāng)機(jī)組中k0max、sth、sv已知時(shí),可通過公式(5.13)求出η,進(jìn)而求出羅茨泵機(jī)組此時(shí)的最大抽速se=ηsth(5.14)羅茨泵機(jī)組中羅茨泵的有效抽速實(shí)際上就是機(jī)組的抽速。由以上分析可知,它除了與羅茨泵本身的理論抽速有關(guān)外,還決定于泵的最大零流量壓縮比k0max及前級(jí)泵的實(shí)際抽速sv。

對(duì)于某一型號(hào)的羅茨泵來說,sth值為已定值,k0max值由實(shí)驗(yàn)測試所得。生產(chǎn)廠家應(yīng)該在產(chǎn)品樣本上給出泵的k0曲線,且應(yīng)規(guī)定出k0值的范圍,所生產(chǎn)的泵的k0max必須大于或等于規(guī)定值。羅茨泵機(jī)組中的前級(jí)泵與主泵的配比也相當(dāng)重要。若配用前級(jí)泵不當(dāng),則機(jī)組的有效抽速達(dá)不到羅茨直空泵技術(shù)條件(zbj78013·2-89)中規(guī)定的要求。一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn),機(jī)組中羅茨泵的理論抽速與前級(jí)泵理論抽速的配比關(guān)系為5:1~8:1。